TSPO在小神经胶质细胞炎性小体活化中的作用

There are substantial of active microglia and inflammatory reactions in lesions of neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease. However, the molecular mechanism underlying the activation of inflammasome in microglia remains unclear. Recently, we discovered that TSPO, an outmembrane protein of mitochondria, is highly expressed in active microglia and may be involved in the activation of NLRP3-mediated inflammasomes. Currently, several international research groups are doing Phase 3 clinical trials to test the possibility of TSPO as a specific marker for monitoring the status of inflammation in the brain. Using positron emission tomography (PET), they apply radioisotope-labeled ligands of TSPO as radiotracers monitoring the expression level of TSPO in order to evaluate the inflammatory reaction in the brain. However, the biological function of TSPO in vivo remains unknown. Therefore, we prepared conditional TSPO knockout mice. In this application we will further investigate the biological function of TSPO in vivo, especially the roles of TSPO in the activation of inflammasome in microglia and the pathogenesis of neurodegenerative diseases. This study may provide us novel insights into the molecular mechanism of inflammasome activation in microglia and the basis of TSPO as a specific biomarker of inflammation in the brain.

神经退行性疾病如阿尔茨海默氏病病人脑组织病变部位有大量活化的小神经胶质细胞聚集和炎症反应。然而，小神经胶质细胞炎性小体活化的分子机制尚不清楚。我们发现了一种在小神经胶质细胞高表达的线粒体外膜蛋白TSPO，参与了NLRP3介导的炎性小体活化。目前国际上有多家研究机构在三期临床实验TSPO作为脑组织内炎症反应的特异性生物标志，利用放射性同位素标记的TSPO配体作为PET显影剂，检测脑内TSPO的表达水平，用于评价病人脑组织内神经炎症的程度。然而，TSPO在脑组织内的生物学功能尚不清楚。为此，我们构建了TSPO条件性基因敲除小鼠，在本研究中将系统地研究TSPO在脑组织内的生物学功能，特别是在小神经胶质细胞炎性小体活化中的作用。同时，研究TSPO在神经退行性疾病发生发展中的作用。该研究有望进一步阐释小神胶质细胞炎性小体活化的分子机制，为TSPO作为脑组织内炎症反应特异性生物学标志提供理论基础。

在本研究中，我们利用Cre-LoxP系统构建了TSPO条件性基因敲除小鼠，结合病理学分析、免疫组化、免疫荧光、转录组分析、流式细胞术、免疫印迹、线粒体形态分析、Seahorse、神经退行性疾病模型及胶质瘤移植模型，系统地研究了TSPO在脑组织内的生物学功能，特别是在小神经胶质细胞炎性小体活化中的作用。同时，研究了TSPO在神经退行性疾病及神经胶质瘤发生发展中的作用。首次发现：（1）TSPO缺失不影响小鼠生殖、发育及免疫微环境稳态；（2）TSPO缺失促进阿尔茨海默病发病早期的β淀粉样蛋白沉积及小胶质细胞活化；（3）TSPO缺失促进帕杰森氏病模型α-synuclein蛋白沉积；（4）TSPO缺失促进炎症小体活化；（5）建立TSPO过表达小鼠模型，其过表达亦对炎症活化有增强作用；（6）TSPO缺失促进神经胶质瘤的发生。我们的研究表明，TSPO是一种重要的炎症调节蛋白，在神经炎症及相关疾病的发生发展中扮演重要角色。该研究为进一步阐释小神胶质细胞炎性小体活化的分子机制奠定基础，同时为TSPO作为脑组织内炎症反应特异性生物学标志提供理论依据。